Ce que fait ce calculateur
Cet outil détermine la variation d'enthalpie libre standard (ΔG) d'une réaction électrochimique à partir de son potentiel de cellule, grâce à la relation thermodynamique \(\Delta G = -\text{n} \cdot \text{F} \cdot \text{E}\). Il établit le lien entre l'électrochimie et la thermodynamique : il vous indique si une réaction d'oxydoréduction est spontanée et quelle quantité de travail électrique utile elle peut fournir. Cette relation est universelle et s'applique à toute pile galvanique ou cellule d'électrolyse.
Comment l'utiliser
Saisissez trois valeurs : n, le nombre de moles d'électrons échangés dans les demi-équations équilibrées ; E, le potentiel de cellule exprimé en volts (utilisez le potentiel standard E° pour des conditions standard) ; et F, la constante de Faraday, égale à 96 485 coulombs par mole d'électrons (vous pouvez conserver la valeur par défaut). Le calculateur renvoie ΔG en joules et en kilojoules par mole, et précise si la réaction est spontanée.
La formule expliquée
L'équation
$$\Delta G = -\,\text{n} \cdot \text{F (C/mol)} \cdot \text{E (V)}$$découle de l'égalité entre le travail électrique maximal qu'une cellule peut fournir (\(w = -\text{n} \cdot \text{F} \cdot \text{E}\)) et la variation d'enthalpie libre de Gibbs. Ici, \(F = 96\,485\ \text{C/mol}\) convertit les moles d'électrons et les volts en joules, puisqu'un volt multiplié par un coulomb donne un joule. Un potentiel de cellule positif conduit à un ΔG négatif, signe d'une réaction spontanée (qui libère de l'énergie).
Exemple résolu
Prenons la pile Daniell (Zn/Cu), avec E° = 1,10 V et n = 2 électrons échangés.
$$\Delta G = -(2)(96485)(1{,}10) = -212\,267\ \text{J/mol} = -212{,}27\ \text{kJ/mol}$$Cette valeur fortement négative confirme que la réaction de la pile est très spontanée, ce qui concorde avec le fait que la pile produit une tension utilisable.
FAQ
Pourquoi ΔG est-il négatif lorsque E est positif ? Le signe moins dans \(\Delta G = -\text{n} \cdot \text{F} \cdot \text{E}\) signifie qu'un potentiel positif correspond à une variation d'enthalpie libre négative (donc favorable).
Quelle valeur de F dois-je utiliser ? La valeur standard de la constante de Faraday est 96 485 C/mol. Certains manuels l'arrondissent à 96 500.
E peut-il être négatif ? Oui. Un potentiel de cellule négatif donne un ΔG positif, ce qui signifie que la réaction est non spontanée et nécessite un apport d'énergie (comme dans l'électrolyse).
